有机酸对变压器油纸绝缘进一步热老化的催化作用试验研究

为研究有机酸对电力变压器油纸绝缘进一步热老化的催化作用,制作了初始水分质量分数均为0.4%的绝缘纸试样和不同类型的酸性绝缘油溶液,在室温(25℃)和90℃下,研究了酸在油纸绝缘系统中的溶解分布特性。接着在90℃下对油纸绝缘试样进行加速热老化,测试了不同老化阶段试样的绝缘纸聚合度以及油纸绝缘试样的极化去极化电流。结果表明:甲酸主要分布在绝缘纸中,并会导致纸中水分向油中扩散,硬脂酸主要分布在绝缘油中;相比于硬脂酸,甲酸极大地加速了绝缘纸的降解速率,使极化去极化电流曲线的上移幅度也更大;甲酸酸值达到0.1×10-3、硬脂酸酸值达到0.3×10-3时会对油纸绝缘进一步热老化起到明显的催化作用;在分析实际运行中影响变压器油纸绝缘热老化的因素时,需特别考虑甲酸等低分子强极性酸对油纸绝缘进一步热老化的催化作用。     

酸在变压器油纸绝缘中的扩散和溶解特性研究

为了研究酸在油纸绝缘中的扩散和溶解特性,在变压器油中分别加入乙酸和硬脂酸,至油中酸值均达到0.4 mgKOH/g,分别在80℃和110℃,绝缘纸中初始水分含量为0.5%和3.2%的条件下,测试了酸在油纸间达到平衡所需的时间及变压器油中的酸值,运用分子模拟技术分析了酸在油纸绝缘中的分布机理。结果表明：乙酸扩散速度快,易被绝缘纸吸收,硬脂酸扩散速度慢,易被变压器油吸收;温度对酸在油纸绝缘中的分布影响很小;乙酸会影响水分在油纸之间的分布,而硬脂酸基本没有影响。     

基于时域介电法的绝缘纸板水分特征量研究

为了评估变压器绝缘纸板的含水量,从而为现场变压器绝缘状态和寿命估计提供可靠指导,笔者在实验室环境中制备4组不同含水量的油纸绝缘试样,采用极化/去极化电流法(PDC)对不同水分含量绝缘纸板开展了研究,提出了可表征纸板含水量的特征量Q_(paper)。实验结果表明,PDC曲线对油纸绝缘试样含水量的变化十分敏感,且水分含量的改变对于去极化电流曲线的尾端有很大影响;通过去极化电流曲线可以获得拓展Debye模型的各支路参数,且随着水分含量的增加模型支路数量在增加,最大支路时间常数在变大;通过PDC曲线的末端对纸板中水分含量的敏感性,可以拟合出绝缘纸板对应模型支路,从而将绝缘纸板对应支路从Debye模型中筛选出来;特征量Q_(paper)可以反映绝缘纸内部的偶极子转向极化强度,并且Q_(paper)和绝缘纸板水分含量有良好的线性关系,可以考虑用Q_(paper)来做绝缘纸水分含量的特征量。     

基于极化/去极化电流法的变压器油纸绝缘影响因素研究

极化/去极化电流法作为一种新的反映变压器油纸绝缘状态的新方法,但环境因素尤其是温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流曲线有严重影响.为表征温度和水分对油纸绝缘极化/去极化电流特性变化规律,对极化/去极化电流法进行了建模,搭建了实验室测试平台,测试了油纸绝缘系统在不同温度和水分含量条件下的极化/去极化电流特性.结果表明：极化/去极化电流随温度升高、水分增加而增大,参数σ和a与温度和水分密切相关,可以作为评估油纸绝缘的绝缘状态的特征量.     

基于PDC的变压器油浸纸老化程度与水分含量评估方法研究

为将极化去极化电流法(PDC)应用于实际运行中变压器油纸绝缘的状态评估,笔者在实验室搭建了油纸绝缘PDC测试试验平台,测试了不同老化程度不同水分含量油浸纸样品的PDC特性曲线,并对测试结果进行对比分析。分析结果表明:在测试时间范围内,老化程度对油浸纸极化电流曲线的前段和中段以及去极化电流曲线的整个测试阶段产生影响;水分含量对油浸纸极化电流曲线的整个测试阶段以及去极化电流曲线中末段产生影响。提出以初始去极化电流idp1作为油浸纸聚合度的映射特征量,稳态极化电流id(电导电流)作为水分含量的映射特征量,分别拟合出两者之间的函数关系,以此提出一种适用于不同老化程度油浸纸水分含量的评估方法。     

基于去极化电量的油纸绝缘变压器微水含量评估

变压器绝缘的微水含量是影响其寿命重要因素之一。本文基于去极化电量和介电响应理论,提取去极化电流始端去极化电量Soil和末端去极化电量Spaper来评估变压器油纸绝缘的微水含量。首先,比较绝缘油和绝缘纸在不同水分含量下的去极化电流曲线变化;然后,根据去极化电流曲线的介电响应参数辨识结果提取特征量Soil和Spaper,分析结果表明,Soil与Spaper均随着绝缘油或纸中微水含量的增加呈现指数规律增长。最后,通过实例验证所提特征量能较好地评估变压器油纸绝缘的微水含量。     

用于评估油纸绝缘热老化状态的极化/去极化电流特征参量

极化/去极化电流法能灵敏反映介质的绝缘状态,已被应用于变压器油纸绝缘的水分评估中,但通过该方法定量分析油纸绝缘的老化状态尚未见研究报道。为此,对油纸绝缘开展了110°C加速热老化试验,测量了不同老化时间下油纸绝缘样品的极化/去极化电流。通过分析极化/去极化电流特性的变化,提出了一种反映油纸绝缘热老化状态的新特征参量—去极化电量。研究结果表明,试品的去极化电流随老化程度加深不断增大,但其增大趋势微弱,而提出的去极化电量曲线则对试品绝缘老化状态反应极为敏感,且从该曲线中提取的系数A和最大值C这2个特征参量与绝缘纸聚合度满足一阶动力学模型关系式,可以用作评估油纸绝缘热老化程度的特征参量。     

温度对油纸绝缘极化去极化电流的影响

温度是影响介电响应方法测量结果的重要因素之一。为解决温度对极化去极化电流的影响,本文参照变压器绕组绝缘结构制作了油纸绝缘样品,测量了油纸样品在不同温度下的极化去极化电流,并提出了消除温度对极化去极化电流影响的新方法。结果表明:极化去极化电流均随温度升高而增大;极化去极化电流随测量时间逐渐减小并趋于稳定,去极化电流的"拐点"出现的时间随温度升高而减小;不同温度下的极化去极化电流均可通过时间平移因子和幅值平移因子移动到一条主曲线,消除了测试温度的影响;极化去极化电流的时间平移因子和幅值平移因子均满足Arrhenius方程,且利用时间平移因子和幅值平移因子分别求得油纸绝缘样品的活化能相差不大,约为61kJ/mol。     

应用极化/去极化电量差模型分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为使用极化/去极化电量差法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程,建立了时域极化/去极化电量差模型,用极化/去极化电量差法分析了不同绝缘纸厚度不同微水质量分数时油纸绝缘的极化/去极化特性,利用时域极化/去极化电量差模型仿真分析了微水扩散暂态过程中油纸绝缘的极化/去极化电量差变化特征。分析结果表明:电量差法能够很好地反映油纸绝缘中微水质量分数的变化,时域极化/去极化电量差模型能够有效反映油纸绝缘微水扩散暂态变化过程。绝缘纸厚度对油纸绝缘极化/去极化电流曲线的影响程度随着绝缘纸厚度的降低而减小。随着油纸绝缘中微水质量分数的增加,电量差与测量时间之间的线性关系更加显著,直线的斜率也随之增加。随着扩散时间的增加,同一测量时刻油纸绝缘极化/去极化电量差沿油纸厚度方向上逐渐趋于等量分布,极化/去极化电量差与测量时间的线性关系更为显著,直线斜率逐渐增大。     

油纸绝缘频域介电谱特性与聚合度的关联影响规律研究

为研究绝缘纸聚合度与油纸绝缘频域介电谱特性间的关联影响规律,搭建了油纸绝缘频域介电响应测试平台,测试了新绝缘油、低含酸量绝缘油、高含酸量绝缘油、一定老化程度绝缘油分别与不同聚合度绝缘纸所组成的油纸绝缘的复介电常数以及新绝缘油分别与低含水量、高含水量绝缘纸组成的油纸绝缘的复介电常数,并对测试结果进行了对比分析。分析结果表明:绝缘纸聚合度通过影响水分和酸在油纸间的分布情况而对油纸绝缘复介电常数产生关联性影响。利用频域介电谱法诊断油纸绝缘中水分或小分子酸含量时,应考虑聚合度影响两者在油纸间的分布情况后对油纸绝缘频域介电谱特性产生的关联性影响。     

聚合度对油纸绝缘时域介电特性影响研究

为了研究绝缘纸聚合度(简称DP)对油纸绝缘时域介电特性的影响,搭建了油纸绝缘极化电流特性测试平台,应用该平台测试了不同初始酸值、初始水分分别和不同聚合度绝缘纸组成试样的极化去极化电流,并画出相应的时域介电谱,最后拟合得到不同初始水分、酸值情况下峰值时间常数与DP变化的公式。结果表明:绝缘纸DP作为单一变量变化时并不会对油纸绝缘时域介电特性产生影响,此时并不能用DP作为油纸绝缘的老化特征量;只有在水分和小分子酸等极性分子存在并扩散到绝缘纸内部形成界面极化时,不同DP对油纸绝缘时域介电特性影响差异才能体现出来;水分或酸值含量升高,时域介电谱整体向左上方平移,峰值变大,峰值时间常数减小,峰值时间常数与DP之间的拟合优度提高。通过基于绝缘纸DP的老化动力学模型来评估变压器剩余寿命时,要参考油纸绝缘中水分、酸等极性分子的含量。     

应用极化/去极化电流法分析油纸绝缘微水扩散暂态过程

为将极化/去极化电流法用于油纸绝缘的微水扩散暂态过程研究,通过建立油纸绝缘微水扩散不平衡时的时域极化模型,提出了根据微水扩散达到稳态时的极化/去极化电流特性求解微水扩散不平衡时的极化/去极化电流的方法,并通过试验验证该方法的有效性。研究结果表明:随着水分含量的增加,油纸绝缘的极化/去极化电流增大,纸中微水分布的不均匀性产生的极化严重影响了油纸绝缘的极化/去极化电流特性,自由电荷迁移和界面极化建立变得困难和缓慢,极化/去极化电流减小;微水扩散不平衡时绝缘纸的电导率分布与纸中微水质量分数分布密切相关,可以作为表征纸中微水分布的特征量。     

水分含量对直流电场下油纸绝缘空间电荷动态特性的影响

为研究水分含量对直流电场下油纸绝缘内部空间电荷积聚特性与消散特性的影响,使用快速空间电荷测量系统与极化去极化电流测量系统分别测量了不同水分含量的油纸绝缘试样在直流电场下的电导情况与加压短路过程的空间电荷分布情况。结果表明:0. 91%水分含量条件下,油纸电导与场强呈现线性关系; 5. 21%水分含量条件下,电导与场强呈二次抛物线关系,且水分含量的上升使油纸绝缘电导提升多个数量级;相同水分含量条件下,外加场强的上升能增加电极处积累的同极性空间电荷。0. 91%水分含量条件下,油纸内部积聚的正极性空间电荷在加压过程中不断增加,且正极性空间电荷注入的深度不断提高; 5. 21%水分含量条件下,随加压持续,阴极积聚的同极性空间电荷向油纸内部迁移;不同水分含量条件下,加压过程中水分含量的上升使电极处积聚的同极性空间电荷与感应电荷增,而原先油纸内部积聚的正极性空间电荷减少。且油纸靠近电极处积聚的异极性空间电荷增多;短路过程中,水分含量的上升加快了油纸的放电过程,并抑制了电极处极性反转现象的出现。     

基于绝缘纸电导率定量评估绝缘纸含水量的研究

定量评估油纸绝缘系统中绝缘纸的含水量,能有效为变压器干燥提供决策依据,延长变压器的使用寿命。极化/去极化电流法能无损检测油纸绝缘系统的电导率,文中基于极化/去极化电流(PDC)测量方法,采用极化/去极化电量差计算出绝缘纸电导率,研究了不同含水量浸油绝缘纸电导率的变化规律;并对比了电导电流法与极化/去极化电量差法计算系统电导率时的误差;最后应用电量差法求出了绝缘纸的电导率,采用最小二乘法对绝缘纸电导率与水分含量进行拟合,获得了绝缘纸电导率与绝缘纸含水量之间的定量关系。研究结果表明:电量差法比电导电流法的计算精度更高,绝缘纸的电导率与水分含量呈指数函数关系,因而绝缘纸电导率可定量评估绝缘纸中的含水量。     

变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究

为了研究系统的老化状态和水分含量对油纸绝缘介电响应特性的影响,测量了在相同试验条件下,经过相同处理油浸纸板试样的去极化电流、频域介电谱以及含水率,获得时频域的介电响应特性曲线,利用最小二乘法、扩展Debye模型对去极化电流曲线进行拟合,分析拟合结果,得到热老化对松弛时间较长的扩展Debye支路影响较为明显;利用Davidson-Cole模型对不同老化程度及不同含水率试样的频域介电谱实测曲线进行拟合,并提取介电特性相关参数,得到松弛时间随老化程度加深和含水率的增大均呈减小趋势,此变化规律可用于对变压器油纸绝缘老化状态和含水率的评估。     

基于频域介电谱法研究甲酸对油纸绝缘水分评估的影响

为了准确评估油纸绝缘中的水分含量,研究小分子酸对油纸绝缘水分评估的影响,文中制备了多组不同水分和甲酸含量的油浸纸试样并利用频域介电谱法对其进行FDS测试,基于此提出表征不同酸性环境下油纸绝缘水分含量的特征参量。研究结果表明:水分会影响小分子酸在油纸间的分布,且随着绝缘纸水分含量和油中甲酸含量的增加,油浸纸试样tanδ频域谱在10?3～101显著增大。相较于无酸环境,甲酸含量的增加使油浸纸试样同一水分含量下的tanδ频域谱发生不同程度的增加,实际测量绝缘纸水分含量时小分子酸的影响不容忽视。提出的油浸纸试样介质损耗因素积分量Stanδ,在不同酸性环境中与水分含量均有良好的指数关系,且随着酸值变化与水分呈现出一定的规律,故可用作表征不同酸性环境下油纸绝缘水分含量的特征参量。     

基于频域介电谱和多输出支持向量回归的变压器油纸绝缘状态评估

为分别评估变压器油纸绝缘的老化程度和水分含量,文中通过加速热老化试验和吸潮实验制备了不同老化程度下含水量不同的油浸绝缘纸试品,测试了试品的介损因数频谱和阻抗相位频谱,分析了老化、水分对油纸绝缘频域介电谱特性的影响。采用多输出支持向量回归算法(multi-output support vectorregression,M-SVR)逼近频域介电谱曲线与油纸绝缘老化和水分之间的非线性映射关系,据此预测油纸绝缘试品的老化程度和水分含量。研究表明,对于含水量在0.5～5.6%范围内、具有不同老化程度的试品,M-SVR对含水量的预测精度较高,而对老化程度的预测精度较低,且均高于RBF神经网络;根据油纸绝缘试品的聚类分析结果,发现与老化程度相关性较大的第1、2类试品,M-SVR对其老化程度的预测精度明显提高,含水量预测精度变化不大。     

电力变压器油纸绝缘状态评估的频域介电特征参量研究

变压器油纸绝缘的水分与老化状态将直接影响到变压器的电气性能和运行寿命。为了研究水分含量和老化对油纸绝缘频域介电特性的影响规律,从而更准确地评估变压器油纸绝缘的含水量与老化状态,在实验室内制备了不同水分含量与不同老化状态的油纸绝缘样品并测试了其复电容(C*)频域谱,提出了一种利用复电容虚部(C″)评估油纸绝缘含水量与老化状态的新方法并提取了评估纸板水分含量与老化状态的频域介电特征量,初步建立了纸板水分含量及聚合度分别与频域介电特征量的量化关系。最后,通过引入"FDS曲线频率平移"方法消除温度对老化油纸绝缘样品C*频域谱的影响。结果表明:提取的频域介电特征量对纸板含水量以及老化状态变化比较敏感;通过"FDS曲线频率平移"方法得到的C*主曲线可以消除温度对C*频域谱的影响。     

基于时域介电法的油纸绝缘复合电老化性能

换流变压器油纸绝缘系统在运行中需要承受复合电压,其绝缘老化特性与普通电力变压器有着显著的区别,然而相关研究明显不足。为了得到不同复合电压下油纸绝缘的绝缘老化规律,对油纸结构采用实验室加速复合电老化方法,测量不同老化阶段油纸结构的极化去极化电流和绝缘纸的聚合度,结合时域介电法和聚合度对油纸结构的绝缘特性进行了研究。研究结果表明:随着老化时间的增加,PDC曲线整体向上移动,极化电流稳定值不断增加,去极化电流趋向于零,同时油纸聚合度不断下降;随着交流电压百分数的增加,对油纸聚合度的影响从靠近高压侧的油纸向中间层油纸不断加剧。最后提出一种将时域介电法和聚合度相结合的换流变压器油纸绝缘无损检测方法,本研究将为油纸绝缘在复合电压下老化机理及换流变压器绝缘设计提供参考。     

变压器油纸绝缘极化电流特性影响因素的分析

为研究不同环境因素下油纸绝缘极化电流特性变化规律,搭建了油纸绝缘极化电流特性测试系统,应用该系统测试了不同温度、水分和油隙下油纸绝缘体系的极化电流特性,并通过参数拟合法进行了曲面拟合。结果表明：温度升高,极化电流增大,温度主要通过影响油纸绝缘弛豫时间而影响极化电流特性;水分含量增加,极化电流增大,绝缘油和绝缘纸的直流电导率分别与油中和纸中的水分含量呈指数关系,通过极化电流法可直接得到油中和纸中的水分含量;油隙增大,极化电流初值减小,终值增大,油隙是影响油纸绝缘极化电流特性的一个不可忽略的因素,在测试分析过程中予以重视。